航空鋁合金殘餘應力測試技術提升產品合格率

科技日報訊 （記者趙漢斌 通訊員甘欣鑫 張琪）記者11月22日從中鋁材料應用研究院有限公司（以下簡稱“中鋁材料院”）獲悉，中國有色金屬工業協會、中國有色金屬學會日前正式批准發佈了由該院牽頭起草的兩項團體標準——《鋁及鋁合金厚板殘餘應力測試方法 切縫翹曲法》和《鋁及鋁合金薄板變形量及殘餘應力測試方法 切縫翹曲法》。這標誌着我國在航空鋁合金殘餘應力測試技術領域取得重大突破。

記者瞭解到，鋁合金因其優異的綜合性能，成為航空飛行器製造的首選材料。航空鋁合金在製造過程中要經歷劇烈的塑性變形和温度變化，其內部會產生大量殘餘應力。這些應力如果不及時消除，會導致鋁材加工變形、零部件報廢，甚至發生材料斷裂，嚴重影響航空器的安全性和可靠性。因此，研發高可靠、快速、低成本的殘餘應力測試技術成為國產航空鋁合金進行有效調控的關鍵。

針對這一難題，中鋁材料院提出了“切縫翹曲法”板材全厚度殘餘應力工業化定量表徵方法。這種方法通過垂直板材表面切割縫隙去除材料，逐層打破殘餘應力的平衡，基於釋放應力與板材未切割部分剛度、彈性模量和翹曲量的關係，獲得板材從表面到內部的殘餘應力分佈。基於該方法，中鋁材料院自主研製了“切縫翹曲法”厚板和“切槽翹曲法”薄板內部殘餘應力測試設備。

據介紹，與國外傳統剝層法測試技術相比，中鋁材料院研發的測試技術在測量效率上提高了1倍以上，測試結果重複性提高了近1個數量級。這一技術不僅解決了國產航空鋁合金中厚板內部殘餘應力分佈工業化定量檢測的難題，還填補了薄板全厚度工業化定量表徵領域的空白。

目前，此項技術成果已為相關企業生產7050等航空厚板、2024等航空薄板以及7055、2026等大飛機關鍵型材的殘餘應力提供了長期跟蹤測試，顯著提升了產品的合格率。2024年，該技術成果通過了中國儀器儀表學會的成果評價，評價組一致認為整體技術達到國際先進水平。